不同種源銀柴胡種子質量及幼苗抗逆性綜合評價

馬玲芳 葉旭波 張亮 代曉華

摘要：為研究不同種源銀柴胡種子質量及抗逆性，為道地產區銀柴胡規模化種植提供優質種源材料。測定采自不同種源地的13份銀柴胡種子材料的千粒重、種子活力、不同溫度下的發芽率等種子質量指標，以及大田試驗植株幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、膜透性、脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白等抗逆生理指標，對種子質量指標和幼苗抗逆生理指標進行主成分綜合評價。結果表明，13份銀柴胡種源材料中85%的種子生活力在95%以上，62%的種子千粒重在1.45～1.65 g，種子最適發芽溫度為20～25 ℃。13份銀柴胡種源材料綜合排名依次為3號、1號、5號、2號、9號、11號、7號、10號、4號、8號、13號、6號、12號。綜合排名靠前的有種源3號、1號、5號、2號，說明這4個種源銀柴胡種子質量較好、抗逆性強。

關鍵詞：銀柴胡；種子質量；抗逆性；綜合評價

中圖分類號：S567.79 ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-2172（2022）02-0175-07

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2022.02.016

Comprehensive Evaluation of Seed Quality and Seedling Stress Resistance of Stellaria dichotoma L. var. lanceolata Bge. from Different Provenances

MA Lingfang 1， YE Xubo 2， ZHANG Liang 2， DAI Xiaohua 2

（1. Agriculture， Forestry and Animal Husbandry Technology Extension Service Centre of Ningxia Agricultural Reclamation Administration， Yinchuan Ningxia 750000， China; 2. School of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan Ningxia 750021， China）

Abstract： To study the seed quality and stress resistance of Stellaria dichotoma L. var. lanceolata Bge. from different provenances and to provide high-quality provenance materials for large-scale cultivation of Stellaria dichotoma in genuine producing area， this study measured seed quality indicators such as thousand-seed weight， seed viability， and germination rate at different temperatures on 13 samples of Stellaria dichotoma seed material collected from different provenances， as well as field tests to determine plant physiological indicators of superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD）， catalase（CAT）， malondialdehyde （MDA）， membrane permeability， proline （Pro） and soluble proteins. Principal component comprehensive evaluation was performed on the seed quality indexes and physiological stress indexes of seedling of Stellaria dichotoma. Results showed that among the 13 materials of Stellaria dichotoma， 85% of the seeds had a viability of more than 95%， 62% of the seeds had thousand-seed weights of 1.45 to 1.65 g， and the optimal germination temperature of the seeds was 20 to 25 ℃. 13 Stellaria dichotoma materials were ranked comprehensively as No. 3 > No. 1 > No. 5 > No. 2 > No. 9 > No. 11 > No. 7 > No. 10 > No. 4 > No. 8 > No. 13 > No. 6 > No. 12. Top rankings were provenances No. 3， No. 1， No. 5， and No. 2， indicating that these four provenances have good seed quality and strong resistance.

Key words： Stellaria dichotoma L. var. lanceolata Bge.; Seed quality; Stress resistance; Comprehensive evaluation

銀柴胡為石竹科繁縷屬多年生草本植物銀柴胡（Stellariadichotoma L. var. lanceolata Bge.）的干燥根，據歷版中國藥典記載，大約有400多年的藥用歷史，是制作傳統中成藥烏雞白鳳丸的主要原料之一［1 ］。其性微寒，味甘，有大毒；歸肝、胃經；具有清虛熱，除疳熱之功效，用于陰虛發熱、骨蒸勞熱、小兒疳熱及癌癥引起的虛熱等癥［2 ］。銀柴胡多生長于干旱少雨的荒漠、半荒漠草原區，極耐干旱、耐貧瘠、耐寒，忌澇。我國野生銀柴胡主要分布在寧夏、內蒙古、陜西以及甘肅等省（自治區）毗鄰的干旱少雨的荒漠草原區域［3 ］。近年來，隨著中藥材種植行業的快速發展，人工種植得以廣泛推廣，種子需求量越來越大，但市場上的銀柴胡種子質量參差不齊，嚴重影響銀柴胡的質量與產量。目前就不同種源銀柴胡種子質量及抗逆性綜合評價研究未見報道。本文旨在通過分析不同種源銀柴胡種子質量指標和幼苗抗逆生理指標，為適生地區銀柴胡規模化種植提供優質種源材料。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗區概況

試驗設在寧夏吳忠市同心縣王團鎮旱作節水示范科技園區，該地處于東經105° 59′，北緯36° 51′，年均溫8.6 ℃，年均降水量273 mm，年均蒸發量2 325 mm，屬中溫帶干旱、半干旱大陸性氣候。

1.2 ? 供試材料

共選用采自不同種源地的13份人工栽培銀柴胡（編號1～13）種質資源，于2017年秋從不同種植地收集種子，于2018年春種植于寧夏同心縣王團鎮旱作節水示范園區。抗逆生理指標測定所用葉片于2018年7月22日采自田間。所有植株經寧夏大學農學院李曉偉教授鑒定均為石竹科植物銀柴胡（Sterllariadichotoma L. var. Lanceolate Bge.）。其來源地和編號見表1。

1.3 ? 試驗方法

試驗采用單因素隨機區組設計，13份種源材料隨機排列。小區寬2.5 m，長3 .0 m，面積為7.5 m2，行距50 cm，株距6 cm，播深2 cm，田間管理項目水平與一般大田生產水平相同，3次重復。2019年秋收獲后測定以下種子質量指標。

1.3.1 ? ?種子千粒重測定 ? ?依據《GB/T 3543.7農作物種子檢驗規程》。種子經過凈度分析后，隨機取 ? ?1 000粒稱重，重復3次，取平均值。當任意2份種子千粒重的差數與平均數之比不應超過5%，如果超過，則需重新測定，直至達到要求。

1.3.2 ? ?種子生活力測定 ? ?采用TTC染色法［4 ］。從充分混勻的銀柴胡凈種子中隨機取150粒，每50粒為1個重復。將待測種子在室溫條件下預濕處理30 min，然后用刀片將種子沿中軸縱切（兩部分均含胚及胚芽），置于裝有0.2% TTC溶液的培養皿中染色，置40 ℃恒溫箱，1 h后取出，觀察種子胚及子葉的著色情況，2/3著色和全著色的種子為有生活力的種子，其余為無活力種子，統計記數。

1.3.3 ? ?種子發芽率測定 ? ?在光照培養箱內進行，全光照，采用濾紙床發芽法［5 ］。將種子放置在鋪有3層濾紙的9 cm培養皿中，每皿50粒種子，分別在20 ℃、25 ℃、30 ℃條件下培養，3次重復。試驗開始后第3、7天記數發芽數（以胚根突破種皮大于1 mm為發芽標準）。

發芽勢=（第3天發芽種子數/供試種子數）×100%

發芽率=（第7天發芽種子數/供試種子數）×100%

1.3.4 ? ?抗逆性生理指標測定 ? ?取各種源長勢一致植株的健康葉片裝入密封袋，低溫冷藏帶回實驗室，稱取適量葉片用于生理指標的測定，每個指標3次重復。超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase， SOD）活性測定采用NBT還原法［6 ］，過氧化氫酶（Catalase， CAT）活性測定采用紫外吸收法［7 ］，膜透性測定采用相對電導率（REC）法［7 ］，過氧化物酶（Peroxidase， POD）活性測定采用愈創木酚法［6 ］，丙二醛（Malondialdehyde， MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸法［6 ］，脯氨酸（Proline，Pro）含量測定采用酸性茚三酮法［8 ］，可溶性蛋白（Soluble ?protein ?content， SP）含量測定采用考馬斯亮藍法［7 ］。

1.4 ? 數據分析

采用SAS 9.4 對試驗數據進行分析，Microsoft Excel 2010繪制圖表，Origin 2018作圖，DPS 7.05作主成分分析。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 銀柴胡種子質量結果分析

2.1.1 ? ?種子千粒重 ? ?千粒重是種子飽滿程度和成熟度的反映。如圖1所示，不同種源銀柴胡種子千粒重有顯著差異，13份種源材料的種子千粒重為1.32%～1.97%，平均1.56 g。種源12號千粒重最大，為1.97 g，高于平均值26.28%，與其他種源差異性顯著；其次是種源7號，為1.69 g，高于平均值8.33%，與其他種源有顯著差異；種源11號千粒重最小，為1.32 g，低于平均值15.38%。千粒重在1.45～1.65 g的種子供試種源材料的62%，說明銀柴胡種子千粒重主要集中在此范圍內。

2.1.2 ? ?種子生活力 ? ?如圖2所示，不同種源銀柴胡種子活力有顯著差異，13份種源材料中，種子活力為62%～100%，活力平均值為94%。種源12號種子活力僅為62%，低于平均活力34.04%，與其他種源差異顯著；12份種源材料種子活力在90%以上，11份種源材料種子活力在95%以上。種源9號種子活力達到100%，與種源8號、12號差異顯著；種源8號低于平均值1.42%。13份種源銀柴胡中，除種源8號、9號、12號，其他種源種子活力無顯著差異。

2.1.3 ? ?不同溫度下種子發芽率 ? ?如圖3所示，不同種源銀柴胡種子在不同溫度下發芽率表現不一致，整體表現為20 ℃ > 25 ℃ > 30 ℃，且在30 ℃時的發芽率明顯低于20 ℃和25 ℃，說明不同種源銀柴胡種子發芽率對溫度的響應不同。

2.2 ? 幼苗抗逆性

2.2.1 ? ?膜脂過氧化丙二醛（MDA） ? ?是植物脂質過氧化的產物，植物受到干旱脅迫時丙二醛含量增加，影響植物細胞膜透性，進而影響細胞對離子的吸收和積累，打破活性氧代謝系統的平衡。丙二醛含量一般與植物抗逆性呈負相關，其含量高低可以反映植物膜傷害的程度。13個不同種源銀柴胡葉片的抗逆生理指標測定結果如圖4所示。13個種源葉片的MDA含量差異性較大，平均值為18.46 μmol/g，其中6號MDA含量最低，為13.30 μmol/g，與其他種源差異性顯著； 2號MDA含量最高，為22.14 μmol/g，與3號、10號差異不顯著，與其他種源差異顯著。最高值與最低值之間相差60.07％，差異顯著。

在逆境環境下，植物膜相對透性會增大，且膜相對透性與抗逆性呈反比，在相同環境下，膜相對透性越小的種源材料抗逆性越強。13個不同種質資源銀柴胡葉片膜透性測定結果如圖5所示。13個種源葉片膜透性差異較大，平均值為75.01％，其中3號膜透性最小，為65.11％，3號與1號膜透性差異不顯著，與其他種質資源膜透性差異顯著；其次是1號和9號；6號膜透性最大，為83.79％。最大值與最小值之間相差18.68百分點，差異顯著。

2.2.2 ? ?抗氧化酶（CAT） ? ?CAT酶是植物體內的主要保護酶之一，其活性的大小與植物抗逆性呈正相關。13個不同種質資源銀柴胡葉片的CAT酶活性測定結果如圖6所示。13個種源葉片CAT酶活性差異性較大，平均值為130.98 U/（g·min），其中3號CAT酶活性最高，為173.62 U/（g·min），與其他種源差異顯著；其次是8號、1號和5號； 4號CAT酶活性最低，為77.83 U/（g·min）。最高值與最低值之間相差55.17％，差異顯著。

當植物遭遇干旱環境時，可通過超氧化物歧化酶（SOD）活性的增強清除積累的超氧化物自由基，以維持活性氧代謝平衡，減緩自由基對細胞膜系統的損傷，使植物在一定程度上抵御干旱，抗逆性強的植物SOD活性越高。13個不同種質資源銀柴胡葉片的SOD酶活性測定，結果如圖7所示。13個種源葉片CAT酶活性差異性較大，SOD酶活性的平均值為289.48 U/g，其中2號SOD酶活性最高，為397.60 U/g，2號與9號差異不顯著，與其他種質資源差異顯著；其次是9號和12號；11號SOD酶活性最低，為182.20 U/g。最高值與最低值之間相差54.18％，差異顯著。

過氧化物酶（POD）是植物體內一種重要的保護酶，在植物遇到逆境時會產生過氧化物酶來保護植物免受傷害，抗逆性強的植物體內的 POD 活性也高。13個不同種質資源銀柴胡葉片的POD酶活性測定，結果如圖8所示。POD酶活性的平均值為1 249.81 U/g，其中2號POD酶活性最高，為1 840.29 U/g，與其他種質資源差異顯著；其次是4號和8號；1號POD酶活性最低，為919.89 U/g。最高值與最低值之間相差50.01％，差異顯著。

2.2.3 ? ?滲透調節物質 ? ?脯氨酸（Pro）是植物體內的滲透調節物質，大部分以游離狀態出現在植物細胞中，其大量的積累可以降低細胞的滲透壓，來維持植物體內的水分平衡，保證生物的正常生長植物。抗逆性越強，脯氨酸含量積累量越多。13個不同種質資源銀柴胡葉片的脯氨酸含量測定結果如圖9所示。13個種源葉片Pro含量差異性較大，平均為2.03 μg/g，其中3號Pro含量最高，為3.61 μg/g，與12號差異不顯著，與其他種質資源差異顯著；其次是12號和9號；1號Pro含量最低，為0.06 μg/g。最高值與最低值之間相差98.34％，差異性顯著。

植物體內的可溶性蛋白含量的多少可反映植物體內的代謝狀況，高含量的可溶性蛋白能使植物細胞保持較低的滲透勢，其增加和積累能提高細胞的保水能力，抵御干旱帶來的傷害，抗逆性強的品種在受到干旱脅迫時蛋白質合成比較穩定。13個不同種源銀柴胡葉片的可溶性蛋白含量測定結果如圖10所示。13個種源葉片可溶性蛋白含量差異性較大，平均值為16.72 mg/g，其中7號可溶性蛋白含量最高，為17.62 mg/g，與其他種源差異顯著；13號可溶性蛋白含量最低，為14.75 mg/g，與種源2號無顯著差異，與其他種源差異顯著。最高值和最低值之間相差16.29％，差異顯著。

2.3 ? 主成分分析綜合評價

主成分分析是一種多元統計分析方法，它利用降維（線性變換）的思維，在信息丟失較少的前提下，通過線性組合將多個指標轉化為幾個無關綜合指標。在多信息共存的情況下，對數據進行壓縮以消除重疊信息，簡化后的指標應盡可能反映原始指標的主要信息而不丟失信息。對13份不同種源銀柴胡種子質量指標（千粒重、生活力、發芽率）、抗逆指標（MDA、膜透性、CAT、SOD、POD、Pro、可溶性蛋白）進行主成分分析，計算其特征值、方差貢獻率、累計貢獻率，并根據特征值>1提取主成分數。從計算結果中提取4個主成分1、2、3、4的方差貢獻率分別為32.609%、20.416%、16.246%、10.831%，累計貢獻率為80.102%（表2），基本包含了銀柴胡質量指標的大部分信息。

成分特征向量表示各個主成分與各原變量之間的關系，系數越大對主成分的貢獻率越大。由表3可得，主成分1反映了發芽率、生活力成分指標，主成分2反映了CAT成分指標，主成分3反映了可溶性蛋白成分指標，主成分4反映了POD、SOD成分指標。

利用上述4個主成分，對13份不同種源銀柴胡進行綜合質量評價，各個主成分因子得分、綜合得分（公式計算）、排序見表4。各個種源綜合得分從高到低依次為排序為3號、1號、5號、2號、9號、11號、7號、10號、4號、8號、13號、6號、12號，綜合排名靠前的有種源3號、1號、5號、2號，說明這4個種源銀柴胡種子質量較好、抗逆性強。

3 ? 討論與結論

種子是作物生產的關鍵要素之一，種子質量對農作物的經濟效益起決定性作用。本研究發現，不同種源銀柴胡種子千粒重有差異，這與陳克克等［9 ］對蒼術種子的研究一致。13份不同種源材料中，11份種子生活力在95%以上，種源9號種子活力達到100%，說明12份銀柴胡種質資源在貯存過程中能保持較高的活力。種源12號種子活力為62%，說明種源12號在貯存過程中容易失去活力，可能與種子自身含水量有關，也可能與貯存溫度有關。不同種源銀柴胡最適發芽溫度為20 ℃～25 ℃，這與彭勵等［10 ］、馬玲芳等［11 ］的研究一致。

丙二醛（MDA）是具有細胞毒性的物質，能與膜結構上的蛋白質和酶結合、交聯而使之失去活性，從而破壞膜結構。本研究中，13個不同種源銀柴胡丙二醛（MDA）累積量和膜透性在2年中均表現出顯著差異，種源6號、4號、12號丙二醛（MDA）含量較低，種源3號、1號、9號膜透性較低，即種源1號、3號、4號、6號、9號、12號抗逆性相對較強，與郎多勇等［12 ］研究一致。在適度干旱脅迫下，銀柴胡保持一定的抗滲透脅迫能力，保護膜的穩定。

超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）相互協同作用防御植物細胞膜脂過氧化，從而使細胞膜免受其傷害，進而增強植物的抗逆性。本研究結果顯示。13個不同種源銀柴胡葉片CAT酶活性、SOD酶活性、POD酶活性有顯著差異。種源3號、8號、1號、5號CAT酶活性較高，種源2號、9號、12號SOD酶活性較高，種源2號、4號、8號POD酶活性較高，即種源1號、2號、3號、4號、5號、8號、9號、12號抗逆性相對較強，與周麗等［13 ］、馬玲芳［14 ］的研究結果一致，銀柴胡在適度逆境環境中保持一定清除活性氧的能力，表現出一定的抗逆境性能。

植物體內滲透調節物質的積累是植物響應干旱最直接的方式之一。本研究結果顯示13個不同種源銀柴胡葉片脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白含量有顯著差異，種源3號、12號、9號脯氨酸含量較高，種源7號、5號、11號、8號、12號可溶性蛋白含量較高，即種源3號、5號、7號、8號、9號、11號、12號抗逆性相對較強，這與郎多勇 ?等［12 ］研究一致，在逆境環境下，銀柴胡通過脯氨酸與可溶性蛋白累積保護自身免受。

寧夏是中藥銀柴胡的道地產區，高質量及抗逆性強的種質資源有利于生產高質量的藥材，進而提高經濟效益以及生態效益。本研究中，不同種源銀柴胡種子質量指標、幼苗抗逆性均有差異，13份銀柴胡種源材料中85%的種子生活力在95%以上，62%的種子千粒重在1.45～1.65 g，種子最適發芽溫度為20～25 ℃。13份銀柴胡種源材料綜合排名從高到低依次為3號、1號、5號、2號、9號、11號、7號、10號、4號、8號、13號、6號、12號。綜合排名靠前的有種源3號、1號、5號、2號，說明這4個種源銀柴胡種子質量較好、抗逆性強。可認為是初步篩選出的優質種源材料，可供適生區銀柴胡規模化種植提供參考。

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收稿日期：2022 - 03 - 29

基金項目：寧夏回族自治區育種專項（2014-327）。

作者簡介：馬玲芳（1993 — ），女，寧夏彭陽人，助理農藝師，碩士，主要從事農業技術推廣工作。Email：1437512444@qq.com。

通信作者：代曉華（1968 — ），女，寧夏銀川人，教授，主要從事作物高產優質栽培研究工作。Email：1204623750@qq.com。